Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах
Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.
Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10... 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.
Простой усилитель на одном транзисторе
Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3...12 В.
Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.
Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор.
Для выбора начального значения резистора R1 следует учесть, что его величина примерно в сто и более раз должна превышать сопротивление, включенное в цепь нагрузки. Для подбора резистора смещения рекомендуется последовательно включить постоянный резистор сопротивлением 20...30 кОм и переменный сопротивлением 100... 1000 кОм, после чего, подав на вход усилителя звуковой сигнал небольшой амплитуды, например, от магнитофона или плеера, вращением ручки переменного резистора добиться наилучшего качества сигнала при наибольшей его громкости.
Величина емкости переходного конденсатора С1 (рис. 1) может находиться в пределах от 1 до 100 мкФ: чем больше величина этой емкости, тем более низкие частоты может усиливать УНЧ. Для освоения техники усиления низких частот рекомендуется поэкспериментировать с подбором номиналов элементов и режимов работы усилителей (рис. 1 - 4).
Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя
Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.
Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.
Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.
Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.
В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.
Двухкаскадный усилитель на транзисторах
Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.
Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.
Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.
В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.
Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах
Схема простого усилителя мощности НЧ с непосредственной связью между каскадами приведена на рис. 6 [Рл 3/00-14]. Входное сопротивление усилителя определяется номиналом потенциометра R1 и может изменяться от сотен Ом до десятков МОм. На выход усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением от 2...4 до 64 Ом и выше.
При высокоомной нагрузке в качестве VT2 можно использовать транзистор КТ315. Усилитель работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 3 до 15 В, хотя приемлемая работоспособность его сохраняется и при снижении напряжения питания вплоть до 0,6 В.
Емкость конденсатора С1 может быть выбрана в пределах от 1 до 100 мкФ. В последнем случае (С1 =100 мкФ) УНЧ может работать в полосе частот от 50 Гц до 200 кГц и выше.
Рис. 6. Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах.
Амплитуда входного сигнала УНЧ не должна превышать 0,5...0,7 В. Выходная мощность усилителя может изменяться от десятков мВт до единиц Вт в зависимости от сопротивления нагрузки и величины питающего напряжения.
Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R2 и R3. С их помощью устанавливают напряжение на стоке транзистора VT1, равное 50...60% от напряжения источника питания. Транзистор VT2 должен быть установлен на теплоотводя-щей пластине (радиаторе).
Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью
На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.
Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.
В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30...50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1...2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].
Схемы каскадных УНЧ на биполярных транзисторах
На рис. 8 и 9 показаны схемы каскодных УНЧ на биполярных транзисторах. Такие усилители имеют довольно высокий коэффициент усиления Ку. Усилитель на рис. 8 имеет Ку=5 в полосе частот от 30 Гц до 120 кГц [МК 2/86-15]. УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 [РЛ 3/99-10].
Рис. 8. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5.
Рис. 9. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 100.
Экономичный УНЧ на трех транзисторах
Для портативной радиоэлектронной аппаратуры важным параметром является экономичность УНЧ. Схема такого УНЧ представлена на рис. 10 [РЛ 3/00-14]. Здесь использовано каскадное включение полевого транзистора VT1 и биполярного транзистора VT3, причем транзистор VT2 включен таким образом, что стабилизирует рабочую точку VT1 и VT3.
При увеличении входного напряжения этот транзистор шунтирует переход эмиттер — база VT3 и уменьшает значение тока, протекающего через транзисторы VT1 и VT3.
Рис. 10. Схема простого экономичного усилителя НЧ на трех транзисторах.
Как и в приведенной выше схеме (см. рис. 6), входное сопротивление этого УНЧ можно задавать в пределах от десятков Ом до десятков МОм. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль, например, ТК-67 или ТМ-2В. Телефонный капсюль, подключаемый при помощи штекера, может одновременно служить выключателем питания схемы.
Напряжение питания УНЧ составляет от 1,5 до 15 В, хотя работоспособность устройства сохраняется и при снижении питающего напряжения до 0,6 В. В диапазоне напряжения питания 2... 15 В потребляемый усилителем ток описывается выражением:
1(мкА) = 52 + 13*(Uпит)*(Uпит),
где Uпит - напряжение питания в Вольтах (В).
Если отключить транзистор VT2, потребляемый устройством ток увеличивается на порядок.
Двухкаскадные УНЧ с непосредственной связью между каскадами
Примерами УНЧ с непосредственными связями и минимальным подбором режима работы являются схемы, приведенные на рис. 11 - 14. Они имеют высокий коэффициент усиления и хорошую стабильность.
Рис. 11. Простой двухкаскадный УНЧ для микрофона (низкий уровень шумов, высокий КУ).
Рис. 12. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315.
Рис. 13. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315 - вариант 2.
Микрофонный усилитель (рис. 11) характеризуется низким уровнем собственных шумов и высоким коэффициентом усиления [МК 5/83-XIV]. В качестве микрофона ВМ1 использован микрофон электродинамического типа.
В роли микрофона может выступать и телефонный капсюль. Стабилизация рабочей точки (начального смещения на базе входного транзистора) усилителей на рис. 11 - 13 осуществляется за счет падения напряжения на эмиттерном сопротивлении второго каскада усиления.
Рис. 14. Двухкаскадный УНЧ с полевым транзистором.
Усилитель (рис. 14), имеющий высокое входное сопротивление (порядка 1 МОм), выполнен на полевом транзисторе VT1 (истоковый повторитель) и биполярном — VT2 (с общим).
Каскадный усилитель низкой частоты на полевых транзисторах, также имеющий высокое входное сопротивление, показан на рис. 15.
Рис. 15. схема простого двухкаскадного УНЧ на двух полевых транзисторах.
Схемы УНЧ для работы с низкоОмной нагрузкой
Типовые УНЧ, предназначенные для работы на низкоомную нагрузку и имеющие выходную мощность десятки мВт и выше, изображены на рис. 16, 17.
Рис. 16. Простой УНЧ для работы с включением нагрузки с низким сопротивлением.
Электродинамическая головка ВА1 может быть подключена к выходу усилителя, как показано на рис. 16, либо в диагональ моста (рис. 17). Если источник питания выполнен из двух последовательно соединенных батарей (аккумуляторов), правый по схеме вывод головки ВА1 может быть подключен к их средней точки напрямую, без конденсаторов C3, С4.
Рис. 17. Схема усилителя низкой частоты с включением низкоомной нагрузки в диагональ моста.
Если вам нужна схема простого лампового УНЧ то такой усилитель можно собрать даже на одной лампе, смотрите у нас на сайте по электронике в соответствующем разделе.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.
Исправления в публикации: на рис. 16 и 17 вместо диода Д9 установлена цепочка из диодов.
- Звуковой сигнализатор рассвета (КТ3102, КТ3107)
- Микросхема BA5404 - усилитель низкой частоты (0.4Вт при 12В)
- Световой эффект плавающих огней на светодиодах
- Мостовой усилитель 20 Вт на TDA2005
Очень полезная и познавательная тема.Я много в чем разобрался
Схем куча :) и все понятные всем толково описаны :) сайт крут давненько искал :) не понимаю се тут никто не сидит ??((
Спасибо за отзыв, приятно что вам понравилось у нас. На сайте есть множество посетителей, просто мало кто отписывается, большинство используют его как справочник или каталог схем, а не в целях общения.
то что нада мне 13 лет и мне все понятно я сделал 1 схему на кт819 и всьо чьотко голосно играет от мобильного акамулятора)))
Замечательные схемы! Большое спасибо составителю. У меня мало опыта в радиотехнике, и подобные схемы очень полезны таким как я. У меня есть один вопрос. Прошу ответить, если не трудно. В схеме на рисунке 6 в качестве нагрузки использован динамик. Можно ли его заменить на повышающий трансформатор при частоте работы 20 - 200 кГц?
Да, схемы простые и полезные, еще больше подобных можно найти в книге Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год, можете купить себе - будет полезно.
Теоретически, думаю что можно. Предполагаю что вы хотите сделать небольшой трансляционный усилитель.
Спасибо. На самом деле мне нужна синусоида при напряжении 220 вольт. На работе сказали, что двух витков первички хватит. А я опасаюсь, что выходной транзистор сгорит. 2 ома на двух витках ну никак не будет. ((( Если только индуктивным сопротивлением немного ток ограничется. Как бы это попроще расчитать?
В таком случае может вам нужна схема инвертора который преобразовывает, например, постоянное напряжение 12В - в переменное напряжение(синусоида) 220В ? - если да то ниже привожу ссылки на простейшие схемы:
Мощные повышающие инверторы напряжения (простые схемы инверторов и преобразователей)
Преобразователь напряжения 12В в 220В для походов (отечественные транзисторы и микросхема )
Преобразователь (инвертор) напряжения 12В в 220В (зарубежная микросхема, полевые транзисторы)
Спасибо за ссылки. Но я пытаюсь создать девайс несколько другого типа. Проблема в том, что очень трудно найти готовое решение. Мне нужна синусоида 20-200 кГц, напряжение примерно 220 вольт. Генератор я уже доделываю. После него поставлю вышеназванный усилитель с вашего сайта. На выходе усилителя будет стоять повышающий трансформатор, с которого и надеюсь получить 220 вольт. Ещё раз благодарю за предоставленную информацию.
Подскажите схему усилителя для питания нагрузки 10 Ом 10А в диапазоне частот от 1Гц до 50Гц, при входных данных в 0,2А и 100В
Артем, вам скорее всего нужно просто собрать мощный ключ на полевом транзисторе, привязав потом этот ключ к нужной вам системе. Готовые решения с указанными вами параметрами найти очень сложно.
Товарищи, помогите разобраться, в чем дело!
Собрал самую первую схему, только на КТ361, поменяв, соответственно, полярность питания. Усилитель работает, но спустя несколько секунд транзистор нагревается так, что пальцем не прикоснуться. Что я сделал не так? Использовал батарею "Крона" (9В), Динамик на 8 Ом.
КТ361 - это маломощный транзистор, оно и не удивительно что он греется и скорее всего уже подпален. Данная схема однотранзисторного УНЧ рассчитана на использование с головными телефонами или динамической головкой сопротивление которой 50-200 Ом и больше.
В данном случае через транзистор идет очень большой ток, что в текущей конфигурации деталей недопустимо и опасно как для транзистора. так и для динамика. Для использования с динамиком на 8 Ом нужно собирать схемы уже посложнее - Рис. 16 и Рис. 17.
Спасибо! Я как раз предполагал что-то в таком духе, но не был уверен. А если просто взять мощный транзистор и динамик с немного большим сопротивлением, то можно пользоваться простой схемой? Года два назад я так делал со стареньким П203Э и всё работало.
Да, можно, только выходная мощность данного усилителя будет небольшой, а потребляемый ток значительный - КПД(коэффициент полезного действия) такой схемы будет низкий.
Добрый вечер! Подскажите пожалуйста какую схемку УНЧ вставить в акустическое реле,я в этом деле не профессионал,но очень надо).
Здравствуйте. Можете взять схему на двух транзисторах из этой публикации: 12 схем автоматического реле (температура, звук, свет, влажность). Смотрите последнюю схему - там УНЧ для микрофона собран на двух транзисторах.
Также можно собрать предусилитель для микрофона на микросхеме К548УН1.
Спасибо большое!Извиняюсь за столь долгий ответ,-потерял эту страницу.Теперь добавил в Закладки)Приятного Вам вечера!!!
Собрал схему 6. Работает отлично. А можно ли ее подключать к радиоприемнику на 88 - 108 МГц
Можно подключать к разным источникам сигнала, желательно не перегружать вход усилителя (амплитуда в пределах 0,5...0,7В).
Спасибо!
Удачные схемы. Подскажите пожалуйста возможно собрать усилитель на одном транзисторе как сделать чтоб динамик не выпирало может схема дарлингтона на полевой поможет?
Собираюсь собирать схему номер семь. #Олегу: тут необходим разделительный / накопительный конденсатор.
Дуже не раджу схему №7. Навіть одиночний каскад з заземленим емітером (без негативного зворотнього зв"язку по постоянці) "пливе" з температурою й втрачає робочу точку. Ну можна використати з якоюсь чисто демонстраційною метою, може для навчання, учням принцип показати, але не для якоїсь робочої схеми. А в схемі №7 аж ТРИ таких нестабільних каскади послідовно.. Відповідно, негативний ефект "плиття" робочої точки з температурою посилиться в багато разів.. Ви підібрали резистори, все, наче працює, а за 30 секунд вже ні..
Схема №7 заимствована из приёмника, и подключается напрямую (через разделительный конденсатор) к детектору. Стало быть оно для усиления МАЛЫХ сигналов.
Тов. #root берёт в данной статье из [1], у меня же есть такая же книга в печатном виде, только 2001-года: [2, Шустов М.А. Практическая схемотехника: 450 полезных схем радиолюбителям: Книга 1. - М.: Альтекс-А, 2001].
В статье отсутствуют схемы на униполярных (полевых) транзисторах (ПТ), хотя этому посвящена третья треть третьей главы (видите: три тройки, я себя обезопасил).
Кроме шуток, по этой третьей главе я пытаюсь рассчитать схемы из [1, 2, гл. № 5], а именно, схему из [2, рисунок 5.1].
Для информации: схему замещения ПТ на несколько биполярных транзисторов (БТ) с получил из [2, рисунок 2.1], сравнив его с [2, гл. 34, гл. 35, рисунок 35.11] и [2, гл. 34, гл. 35, рисунок 35.14]
За замечание по рисункам 16 и 17 автору стаьи спасибо, хотя, я и сам заметил, что напряжения на одном диоде недостаточно для полноценного смещения кремниевого транзистора.